Chris Bizer: Semantic Web - Vertrauen und Sicherheit Freie Universität Berlin XMIDX 2003 Dipl.-Kfm. Chris Bizer Bausteine einer Vertrauens- und Sicherheitsinfrastruktur

Chris Bizer: Semantic Web - Vertrauen und Sicherheit

Freie Universität Berlin

XMIDX 2003

Dipl.-Kfm. Chris Bizer

Bausteine einer Vertrauens- und Sicherheitsinfrastruktur

für das Semantic Web

Freie Universität Berlin Fachbereich Wirtschaftswissenschaft

Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik - Prof. Dr. Uwe Suhl



Das Semantic Web

For the Web to reach its full potential, it must evolve into the Semantic Web, providing a universally accessible platform that allows data to be shared and processed by automated tools as well as by people. Erweiterung des WWW um "maschinen-interpretierbare" Informationen

WWW ≈ globalen, verteilten Dokumenten-Sammlung

Semantic Web ≈ globalen, verteilten Datenbank

Semantic Web Beispielanfrage: Finde alle Professoren in Norddeutschland!

Viele Communities arbeiten an der Realisierung der Vision des Semantic Web: Information Retrieval: Semantische Suche, Bezug zu Topic Maps Computer Linguisten: Semantische Annotierung von Texten Künstliche Intelligenz: Wissensaustausch, globale Wissensbasis Datenbanken: Datenmodell für semi-strukturierte Daten, Integration von Daten

unterschiedlicher Formate und Quellen Verteilte Informationssysteme: Datenbasis für Agenten, standardisierte Agenten-

Kommunikation, Beschreibung von Web Services Wirtschaftsinformatik: Anwendungspotentiale in den Bereichen E-Commerce, EDI,

Knowledge-Management Industrie: Eher abwartend, da viele Entwicklungen noch am Anfang stehen

(Tim Berners-Lee, 2002)



Agenda

1. Technische Grundlagen

2. Anwendungsbeispiel

3. Die Rolle von Vertrauen im Semantic Web

4. Lösungsansätze und Vergleich der Verfahren

5. Die Rollen von Sicherheit, Privacy und Digital Rights

6. Ausblick



Uniform Resource Identifiers (URIs)

Alles wird über URIs global eindeutig identifiziert. Dokument: http://www.wiwiss.fu-berlin.de/suhl/index.html

Datentyp: http://www.w3.org/TR/xmlschema-2#string (W3C XML Schema Datatypes)

Begriff in einem Vokabular: http://purl.org/dc/elements/1.1/title (Dublin Core)

Produkte: isbn:0262062321, ean:4-512345-678906

Unternehmen: DUNS:80-473-5132 (Dun and Bradstreet)

Die global eindeutige Identifikation ermöglicht die Integration von Daten aus unterschiedlichen Quellen.

Es gibt noch keine Übereinkunft über die URI Schemata für Realweltobjekte.



Resource Description Framework (RDF)

RDF liegt als Datenformat/Datenmodell allen Semantic Web Anwendungen zugrunde.

RDF Datenmodell (vereinfacht) Modelle bestehen aus eine ungeordneten Menge von Statements Ein Statement besteht aus Subjekt, Prädikat und Objekt Subjekte werden über URIs identifiziert Prädikate werden über URIs identifiziert Objekte sind URIs oder Literals (Text, inkl. Sprache und Datentyp)

Beispiel Statement Subject: http://www.bizer.de#chris Prädikat: http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#NAME Objekt: Literal: "Chris Bizer"

Alle RDF Modelle fügen sich zu einem globalen Modell, dem Semantic Web, zusammen.

Es gibt unterschiedliche Serialisierungs-Syntaxe für RDF Modelle RDF/XML als Austauschformat für das Web N3 als für den Menschen besser lesbare Syntax



Beispiel

<rdf:Description rdf:about="http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar"> <ex:editor> <rdf:Description> <ex:homePage rdf:resource="http://purl.org/net/dajobe/"/> <ex:fullName>Dave Beckett</ex:fullName> </rdf:Description> </ex:editor> <dc:title>RDF/XML Syntax Specification (Revised)</dc:title>

</rdf:Description>

RDF Modell

RDF/XML Serialisierung (ohne XML und Namespace Deklarationen)



RDF Schema (RDF-S) und Web Ontology Language (OWL)

Ontologien ermöglichen das gemeinsame

Verständnis einer Domain liefern Hintergrundwissen

RDF-S einfache RDF-

basierende Sprache zur Definition von Klassen, ihren Eigenschaften und Beziehungen

OWL auf RDF-S aufbauendes

zusätzliches Vokabular (cardinality, equivalentClass, sameIndividualAs)

Ontologien im Semantic Web Parallele bzw. gemischte Nutzung verschiedener Ontologien für eine Domain Ontology Mappings ermöglichen die Nutzung von Informationen anderer Ontologien Ontologie Evolution: Längerfristig hofft man, dass sich einzelne Ontologien je Domain

durchsetzen werden

An ontology is a formal, explicit specification of a shared conceptualization. (Gruber, 1993)



The Semantic Web Layer Cake



Anwendungsbeispiel: OntoWeb Community Portal



Vertrauen im Semantic Web

Folge 1: Not everything found from the Web is true and the Semantic Web does not change that in any way.

Folge 2: Truth has to be evaluated by each application that processes the information on the Web.

Anyone can say anything about anything!(Tim Berners-Lee, 2002)

Definition von Vertrauen:

Entsteht in einem sozialen Prozess

Beruht auf einer subjektiven Entscheidung des Vertrauenden

Verändert sich im Zeitverlauf

Vertrauensentscheidungen werden von sehr unterschiedlichen Faktoren bestimmt (Unterschiedliche Vertrauensmodelle)

Readiness of a Trustor to rely to the actions/informations of a Trustee.(Deutsch, 1973)



Ebenen der Vertrauensentscheidung im Semantic Web

The applications decide what they trust by using the context of the statements; e.g. who said what and when and what credentials they had to say it.

Ebene 1: Stammen die Informationen wirklich vom Autor? W3C Ansatz: RDF Modelle werden digital signiert

XML-DSIG Signaturen und vorhandene Public Key Infrastrukturen verwendbar

Problem: Geringe Verbreitung von Schlüsseln und Zertifikaten

Alternative: Fundort der RDF Modelle im Web Geringere Sicherheit und ungenauere Zuordnung Aber auch geringerer Aufwand für die Informationsanbieter

Ebene 2: Ist der Autor vertrauenswürdig? Ansatz 1: Web-Of-Trust mit expliziten Vertrauensaussagen

Ansatz 2: Netzwerkanalyse mit expliziten Vertrauensaussagen

Ansatz 3: Netzwerkanalyse mit implizieten Vertrauensaussagen

Ansatz 4: Pragmatik



Web of Trust mit expliziten Vertrauensaussagen

W3C Ansatz: Web of Trust Der Nutzer bestimmt eine Gruppen von Informationsanbietern, denen er vertraut. Nur Aussagen dieser Anbieter oder Anbietern, denen diese Anbieter vertrauen (Grad des

Webs), werden berücksichtigt. Es entsteht ein gerichteter, gewichteter Graph.

MINDSWAP Experiment Friend of a Friend (FOAF) RDF Schema

um gewichtete Vertrauensaussagen erweitert. James Hendler et all., WWW 2003

Vorraussetzungen Relativ enge Community, in der sich die

Mitglieder kennen. Bei offenen Systemen meist nicht

gegeben. Negative Erfahrungen mit dem Pretty Good Privacy (PGP) Web-of-Trust.

Es sind explizite Vertrauensaussagen von jedem Nutzer für jede Anwendungs-Domain erforderlich.

Es ist eine hohe Qualität und Aktualität der Vertrauensaussagen erforderlich.

Fazit: Der Ansatz bedeutet einen sehr hohen Aufwand für den Nutzer und ist für offene Systeme nur bedingt geeignet.



Netzwerkanalyse mit expliziten Vertrauensaussagen

Ansatz: Ein außenstehender Knoten nutzt ein vorhandenes Web of Trust. Einsatzbeispiele

Reputationsdienste auf elektronischen Märkten wie eBay

Meinungsportale wie ePinions, Dooyoo oder Ciao

TRELLIS Experiment RDF-basierte Bewertung von

Informationsquellen Gil, Ratnakar, ISWC 2002

Vorteile Keine enge Community erforderlich Keine Aussagen von jedem Nutzer zu

jeder Anwendungs-Domain erforderlich Nachteile

Erfordert Vertrauen in die Aussagen unbekannter Nutzer Anfälligkeit gegenüber Täuschungsversuchen Motivation zur Abgabe von Vertrauensaussagen



Netzwerkanalyse mit implizieten Vertrauensaussagen

Ansatz: Nutzung vorhandener RDF Aussagen. Beispiel

Vertrauenspolitik: Vertraue den Aussagen aller Professoren, die sich mit dem Thema beschäftigen.

Datenbasis: Aussagen zu beruflichen Stellung, Veröffentlichungen, Forschungsinteressen.

Verlagerung des Vertrauensproblems, da die benutzten Aussagen über andere Verfahren abgesichert werden müssen.

Vorteile Geringerer Aufwand, da weniger explizierte Vertauensaussagen erforderlich sind.

Eignung zur Übertragung von Realwelt-Vertrauensmodellen auf das Semantic Web.

Nachteil Setzt eine ausreichend große Datenbasis voraus.



Pragmatik

Informationen auf Widersprüche gegenüber einer Ontologie oder einer vorhandenen Wissensbasis prüfen. Ontologie

Kardinalitäten Wertebereiche Sonstige Axiome

z.B. Person kann nicht gleichzeitig Professor und Student sein.

Vorhandene Wissensbasis Widersprüche in den Eigenschaften eines Objekts Unterschiedliche URIs bei gleichen Eigenschaften

Nachteil: Nur sehr grobe inhaltliche Prüfung möglich

Manuelle Prüfung der Informationen Dieser Ansatz wird in der Ontoweb Beispielanwendung eingesetzt

Nachteil: Der hohe Aufwand ist nur für bestimmte Anwendungen und für kleine Informationsmengen vertretbar



Vergleich der Verfahren

Entscheidung für jeden Anwendungsfall Welche Datenqualität erfordert eine Anwendung?

Wie lässt sich diese Qualität mit möglichst geringem Aufwand realisieren?

hohe Daten- qualität

Closed System Open System

hohe Daten- qualität

hoher Aufwand geringer Aufwand

• Web of Trust

Manuell

Widersprüche

Netzwerk implizit

• Netzwerk explizit

•

•

•

• Web of Trust

• Manuell

Widersprüche

Netzwerk implizit

Netzwerk explizit

•

•

•



Beschränkung des Verwendungszwecks

Das Semantic Web ermöglicht eine einfache Integration von Daten unterschiedlicher Quellen mittels global

eindeutiger URIs die Verwendung dieser Daten für vom Autor nicht intendierte Zwecke

Privacy: Dies ermöglicht die Sammlung personenbezogener Daten Marketing: Dies ermöglicht ein verfeinertes Profiling zu Werbe-

zwecken Ansatz: Auszeichnung zulässiger Verwendungszwecke durch den

Informationsanbieter Problem: Auszeichnungen ohne rechtliche Verankerung wertlos Adaptierbare Standards

P3P - Platform for Privacy Preferences W3C Standards zur Formulierung von Datenschutzpolitiken für Websites Es existiert bereits eine RDF Version von P3P

XrML – eXtensible Rights Markup Language Sprache zur Formulierung von Nutzungsrechten Die Sprache ist für den Medienbereich entwickelt worden



Zugriffsbeschränkung

Role-Based-Access-Control Vorteil: Erfordert keine zentrale

Nutzeradministration Wird als RDF basiertes Verfahren

vom W3C eingesetzt Ein Repräsentant jeder Mit-

gliedsorganisation benenntdie Mitarbeiter dieser Organisation

Alle Mitarbeiter von Mitglieds-organisationen können aufden geschützten Bereichder W3C Site zugreifen

Entwicklung von Security- und Policy-Ontologien Gemeinsame Konzepte unterschiedlicher Verfahren herausarbeiten Verbesserte Interoperrationalität zwischen den Verfahren Beispiele

KAoS Access Policy Ontologie: RDF basiertes Framework OASIS eXtensible Access Control Markup Language (XACML) : XML

basiertes Framework



Vielen Dank!

Kontakt: Chris Bizer ([email protected])

Folien online unter: http://www.wiwiss.fu-berlin.de/suhl/bizer/semtrust.ppt

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Chris Bizer: Semantic Web - Vertrauen und Sicherheit Freie Universität Berlin XMIDX 2003 Dipl.-Kfm. Chris Bizer Bausteine einer Vertrauens- und Sicherheitsinfrastruktur